(57)【要約】【課題】検査時に生じる問題を解消し、タッチダウンを繰り返し行った場合でも針先精度を確保し、十分なオーバードライブ量が確保でき、ＦＰＣの曲げによる反力を小さくすることで、より高精度のプローブカードを提供する。【解決手段】複数のプローブを備えるプローブモジュール、上記プローブモジュールと所定の間隔で平行に配置されているメイン基板、上記プローブモジュールと上記メイン基板とを接続するフレキシブルプリント配線板、および上記プローブモジュールを上記メイン基板に対して可動に保持する保持機構とを備えるプローブカードであって、上記保持機構は、上記プローブモジュールと上記メイン基板に対して垂直方向に弾性力を作用させる複数の圧縮ばねを有し、上記プローブモジュールに超音波発振器と接続した超音波発振子を設け、上記超音波発振器によって上記超音波発振子を超音波振動させてプローブの先端を超音波振動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のプローブを備えるプローブモジュール、上記プローブモジュールと所定の間隔で平行に配置されているメイン基板、上記プローブモジュールと上記メイン基板とを接続するフレキシブルプリント配線板、および上記プローブモジュールを上記メイン基板に対して可動に保持する保持機構とを備えるプローブカードであって、
上記保持機構は、上記プローブモジュールと上記メイン基板に対して垂直方向に弾性力を作用させる複数の弾性体を有し、
上記プローブモジュールに超音波発振器と接続した超音波発振子を設け、上記超音波発振器によって上記超音波発振子を超音波振動させてプローブの先端を超音波振動させることを特徴とするプローブカード。
【請求項２】
上記メイン基板に、上記フレキシブルプリント配線板を通すスリット、および上記メイン基板の上記プローブモジュールとは反対側の面に上記フレキシブルプリント配線板を接続するコネクタを設け、上記フレキシブルプリント配線板を、上記スリットを通して上記プローブモジュールと上記メイン基板のコネクタとに接続することを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
【請求項３】
複数のプローブを備えるプローブモジュール、上記プローブモジュールと所定の間隔で平行に配置されているメイン基板、上記プローブモジュールと上記メイン基板とを接続するフレキシブルプリント配線板、および上記プローブモジュールを上記メイン基板に対して可動に保持する保持機構とを備えるプローブカードであって、
上記保持機構は、上記プローブモジュールの外周部と、上記メイン基板から下方に延伸し、上記プローブモジュールを取り囲むように配置された支持部との間に横方向に設けられた複数の弾性体を有することを特徴とするプローブカード。
【請求項４】
上記プローブモジュールに超音波発振器と接続した超音波発振子を設け、上記超音波発振器によって上記超音波発振子を超音波振動させてプローブの先端を超音波振動させることを特徴とする請求項３に記載のプローブカード。
【請求項５】
上記メイン基板に、上記フレキシブルプリント配線板を通すスリット、および上記メイン基板の上記プローブモジュールとは反対側の面に上記フレキシブルプリント配線板を接続するコネクタを設け、上記フレキシブルプリント配線板を上記スリットを通して上記プローブモジュールと上記メイン基板のコネクタとに接続することを特徴とする請求項３または４に記載のプローブカード。
【請求項６】
複数のプローブを備えるプローブモジュール、上記プローブモジュールと所定の間隔で平行に配置されているメイン基板、上記プローブモジュールと上記メイン基板とを接続するフレキシブルプリント配線板、および上記プローブモジュールを上記メイン基板に対して可動に保持する保持機構とを備えるプローブカードであって、
上記メイン基板に、上記フレキシブルプリント配線板を通すスリット、および上記メイン基板の上記プローブモジュールとは反対側の面に上記フレキシブルプリント配線板を接続するコネクタを設け、上記フレキシブルプリント配線板を上記スリットを通して上記プローブモジュールと上記メイン基板のコネクタとに接続することを特徴とするプローブカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブカードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の検査に用いるプローブカードは、メイン基板と、複数のプローブを配置したプローブモジュールから構成されている。上記プローブモジュールとメイン基板との間には弾性体を用いて、検査対象となる電極の酸化被膜を除去するためのオーバードライブのマージンを確保し、各プローブの合計針フォースが設定許容値をオーバーした時に対応する構造を用いている（特許文献１参照）。
【０００３】
従来のプローブカードは、上記弾性体を用いることによりオーバードライブを行ったときに、上記プローブモジュールが、鉛直方向に移動し、上記メイン基板に対して相対的な位置が変化し、適切な針圧を保つ構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２６６３５号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような従来のプローブカードには幾つかの問題点があった。特に、プローブカードを用いて半導体検査を行う際、プローブ先端が検査対象となる電極に接触する際に生じる問題は、検査の精度に大きな影響を与え、深刻な問題となることが多い。例えば、プローブの形状や弾性体の構造によっては、オーバードライブ時にプローブや弾性体の横滑りが生じ、プローブの針先に検査対象の電極の削り屑が付着し、周囲に飛散するという問題が生じる。このような針先に付着した削り屑を除去するには手間が掛かり、針先のクリーニングを行うが完全に除去するのが難しかった。
【０００６】
また、プローブ先端が検査対象となる電極に接触する際に上記プローブモジュールが上述のような位置変化を生じると、プローブモジュールは垂直方向だけでなく、水平方向あるいは傾斜するような位置変化を生じ、その結果、ウエハ上へのタッチダウンが繰り返されると、プローブ先端の位置ずれが生じるという問題があった。
【０００７】
さらに、従来のプローブカードでは、メイン基板とプローブモジュールの接続にＦＰＣ（フレキシブルプリント配線板）を用いているが、ＦＰＣはプローブモジュールと、メイン基板のプローブモジュール側の面に設けられたコネクタとに接続されており、上述のようなオーバードライブ時のプローブモジュールの垂直方向の移動に対応するために、移動に対応する余裕を持った長さで曲げられた状態で接続されている。しかしながら、メイン基板のレイアウト等の関係からコネクタがプローブモジュールに近い位置に設けられており、高さ方向にもプローブカード全体の構造から十分な距離を取ることができないので、場合によってはＦＰＣを２回曲げる必要があった。このような曲げを受けたＦＰＣには垂直方向に反力が生じるので、上述のような検査時の弾性体による垂直方向の動きに悪影響を与え、検査精度にも悪影響を与えるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上述のような検査時に生じる問題を解消し、タッチダウンを繰り返し行った場合でも針先精度を確保し、十分なオーバードライブ量が確保でき、ＦＰＣの曲げによる反力を小さくすることで、より高精度のプローブカードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のプローブカードは、複数のプローブを備えるプローブモジュール、上記プローブモジュールと所定の間隔で平行に配置されているメイン基板、上記プローブモジュールと上記メイン基板とを接続するフレキシブルプリント配線板、および上記プローブモジュールを上記メイン基板に対して可動に保持する保持機構とを備えるプローブカードであって、上記保持機構は、上記プローブモジュールと上記メイン基板に対して垂直方向に弾性力を作用させる複数の弾性体を有し、上記プローブモジュールに超音波発振器と接続した超音波発振子を設け、上記超音波発振器によって上記超音波発振子を超音波振動させてプローブの先端を超音波振動させることを特徴とする。
【００１０】
本発明のプローブカードは、複数のプローブを備えるプローブモジュール、上記プローブモジュールと所定の間隔で平行に配置されているメイン基板、上記プローブモジュールと上記メイン基板とを接続するフレキシブルプリント配線板、および上記プローブモジュールを上記メイン基板に対して可動に保持する保持機構とを備えるプローブカードであって、上記保持機構は、上記プローブモジュールの外周部と、上記メイン基板から下方に延伸し、上記プローブモジュールを取り囲むように配置された支持部との間に横方向に設けられた複数の引張ばねを有することを特徴とする。
【００１１】
上記プローブモジュールに超音波発振器と接続した超音波発振子を設け、上記超音波発振器によって上記超音波発振子を超音波振動させてプローブの先端を超音波振動させる。
【００１２】
上記フレキシブルプリント配線板を、上記メイン基板に設けたスリットを通して、上記プローブモジュールと上記メイン基板の上記プローブモジュールとは反対側の面に設けたコネクタとに接続する。
【００１３】
複数のプローブを備えるプローブモジュール、上記プローブモジュールと所定の間隔で平行に配置されているメイン基板、上記プローブモジュールと上記メイン基板とを接続するフレキシブルプリント配線板、および上記プローブモジュールを上記メイン基板に対して可動に保持する保持機構とを備えるプローブカードであって、上記メイン基板に、上記フレキシブルプリント配線板を通すスリット、および上記メイン基板の上記プローブモジュールとは反対側の面に上記フレキシブルプリント配線板を接続するコネクタを設け、上記フレキシブルプリント配線板を上記スリットを通して上記プローブモジュールと上記メイン基板のコネクタとに接続することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のプローブカードは、複数のプローブを備えるプローブモジュール、上記プローブモジュールと所定の間隔で平行に配置されているメイン基板、上記プローブモジュールと上記メイン基板とを接続するフレキシブルプリント配線板、および上記プローブモジュールを上記メイン基板に対して可動に保持する保持機構とを備えるプローブカードであって、上記保持機構は、上記プローブモジュールと上記メイン基板に対して垂直方向に弾性力を作用させる複数の弾性体を有し、上記プローブモジュールに超音波発振器と接続した超音波発振子を設け、上記超音波発振器によって上記超音波発振子を超音波振動させてプローブの先端を超音波振動させることにより、超音波振動の印加方向とプローブ先端の形状を組み合わせに応じて、プローブ先端を滑らせ易くしてプローブのスクラブ応力を解消したり、又は逆にプローブ先端を電極表面に食い込ませて安定性を得たりすることができるので、電極とプローブ先端との摩擦抵抗の増減を調整することが可能となる。
【００１５】
本発明のプローブカードは、複数のプローブを備えるプローブモジュール、上記プローブモジュールと所定の間隔で平行に配置されているメイン基板、上記プローブモジュールと上記メイン基板とを接続するフレキシブルプリント配線板、および上記プローブモジュールを上記メイン基板に対して可動に保持する保持機構とを備えるプローブカードであって、上記保持機構は、上記プローブモジュールの外周部と、上記メイン基板から下方に延伸し、上記プローブモジュールを取り囲むように配置された支持部との間に横方向に設けられた複数の弾性体を有することにより、オーバードライブ時の水平方向のスクラブ応力を複数の弾性体に分散させることができるので、プローブモジュールの傾斜や横ずれを防止することが可能となる。
【００１６】
また、上記横方向に複数の弾性体を設けたプローブカードに、上記プローブモジュールに超音波発振器と接続した超音波発振子を設け、上記超音波発振器によって上記超音波発振子を超音波振動させてプローブ先端を超音波振動させることによって、検査対象の電極表面の酸化被膜を効果的に除去することが可能となり、さらにプローブ先端を電極表面に食い込ませることで、接触抵抗の安定性を高めることも可能となる。
【００１７】
上記フレキシブルプリント配線板を、上記メイン基板に設けたスリットを通して、上記プローブモジュールと上記メイン基板の上記プローブモジュールとは反対側の面に設けたコネクタとに接続することにより、フレキシブルプリント配線板の曲げ箇所をプローブモジュールから離れた場所へと移動させ、かつ曲げ形状を緩やかにすることができるので、保持機構に用いられる弾性体に対する反力の影響を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態のプローブカードの概略断面図である。
【図２】検査時の第１の実施形態のプローブカードの概略断面図である。
【図３】第１の実施形態のプローブカードを用いた検査時のプローブ先端の動きを示す図である。
【図４】プローブ先端の形状を示す図であり、上段が側面、下段が底面を示す。
【図５】第２の実施形態のプローブカードの概略断面図である。
【図６】第２の実施形態のプローブカードの概略平面図であり、（ａ）が下から見た図、（ｂ）が上から見た図である。
【図７】第３の実施形態のプローブカードの概略断面図である。
【図８】検査時の第３の実施形態のプローブカードの概略断面図である。
【図９】第３の実施形態のプローブカードのプローブモジュールを上から見た平面図である。
【図１０】第４の実施形態のプローブカードの概略断面図である。
【図１１】第４の実施形態のプローブカードを用いた検査時のプローブ先端の動きを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に図を用いて本発明のプローブカードについて詳しく説明する。まず初めに第１の実施形態のプローブカード１について説明する。図１、２が、第１の実施形態のプローブカード１の概略断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態のプローブカード１は、複数のプローブ５を備えるプローブモジュール２、上記プローブモジュール２の上側に所定の間隔で配置されたメイン基板３、上記プローブモジュール２と上記メイン基板３とを接続するフレキシブルプリント配線板４、および上記プローブモジュール２を上記メイン基板３に対して可動に保持する保持機構とを備える。
【００２１】
上記プローブモジュール２は、複数のプローブ５が配置されたプローブ基板８、上記プローブ基板８と接合され、上記フレキシブルプリント配線板４の端部が接続されたバッキングプレート９、および上記バッキングプレート９とスペーサ１１を介して所定の間隔で固定されているガイドプレート１０から構成される。
【００２２】
上記メイン基板３は、上面に補強板１４が設けられ、上記プローブモジュール２側の面には上記フレキシブルプリント配線板４を接続するコネクタ１３が設けられている。上記保持機構は、上記プローブモジュール２と上記メイン基板３との間に垂直方向に弾性力を作用させる弾性体である複数の圧縮ばね６と、上記プローブモジュール２の上記ガイドプレート１０を可動に保持する保持部材１７とから構成される。
【００２３】
上記保持部材１７は上記ガイドプレート１０に設けられた開口に隙間が生じた状態で挿入され、上記保持部材１７の先端に固定されている保持プレート２０によって上記ガイドプレート１０が保持されている。これにより、上記ガイドプレート１０は上記保持部材１７に対して上下に可動で横方向に対しても可動となっている。上記保持プレート２０には上記プローブモジュール２を位置決めする位置決め板１８が固定されており、これによって、上記プローブモジュール２の横方向のずれを防止している。
【００２４】
上記圧縮ばね６は、上記メイン基板３および上記補強板１２の中央に設けられた開口に配置されたばね与圧調整板１５の下面と、上記ガイドプレート１０の上面とを繋ぐように配置され、上記ばね与圧調整板１５は与圧調節ねじ１６によって上記補強板１２の上面に設けられたばね保持プレート１４に固定されている。弾性体である圧縮ばね６をこのように配置することで、上記プローブモジュール２と上記メイン基板３との間に垂直方向の弾性力が作用される。そして、上記与圧調節ねじ１６を用いて、上記ばね与圧調節板１５を上下動させることで、上記圧縮ばね６による弾性力を調節することが可能である。
【００２５】
第１の実施形態のプローブカード１は、上記ガイドプレート１０の上部に、超音波発振子７が設けられている。上記超音波発振子７は外部に設けられた超音波発振器１９と接続されており、上記超音波発振器１９によって発生された超音波によって超音波発振子７は上記プローブモジュール２を超音波振動させ、さらに上記プローブ先端２１を超音波振動させる構造となっている。
【００２６】
上記超音波発振子７の配置によって、縦振動あるいは横振動を発生させることができるが、本実施形態では、超音波発振子７を縦振動配置としている。これにより、超音波発振子７によって、プローブ先端２１は、図３（ａ）に両矢印で示すように、上下に超音波震動を行う。超音波発振子７の配置については特に限定するものではなく、上記プローブモジュール２を超音波振動させることができる位置であれば他の場所に設置することもでき、横振動を発生させるように横振動配置とすることもできる。
【００２７】
上記超音波発振子７の作動について詳しく説明する。プローブカード１を用いて検査を行う際に、図２に示すように、上記プローブ５は検査対象となる半導体ウエハ２３の電極２２に所定の押圧力で押し付けられる。この時、上記超音波発振器１９を作動させて上記超音波発振子７による超音波振動を生じさせる。上記プローブ５が電極２２に押し付けられると、上記プローブモジュール２は上方へと移動して上記圧縮ばね６が縮み、所定の押圧力で上記プローブ先端２１が電極２２に押し付けられる状態となる。
【００２８】
この時、オーバードライブが生じ、図３（ｂ）に示すように、上記プローブ５は上へと撓み、上記プローブ先端２１は、上記電極２２の表面を矢印の方向にスクラブする。しかしながら、この時、上記超音波発振子７によって上記プローブ先端２１は、図３（ａ）に示すように縦方向に超音波振動を行っている。これにより、上記プローブ先端２１と上記電極２２との間に生じる摩擦抵抗が小さくなって上記プローブ先端２１が滑りやすくなる。その結果、スクラブの際に上記プローブ先端２１が上記電極２２の表面を削る量が従来よりも大幅に少なくなり、削り屑の発生量が少なくなる。削り屑が少なくなると上記プローブ先端２１に付着する屑が少なくなり、従来よりもプローブ５をクリーニングする間隔が長くなる効果が生じる。
【００２９】
このように、本発明のプローブカード１は超音波発振子７によって、検査時のプローブ先端２１と電極との摩擦抵抗が小さくすることで、プローブ先端２１による削り屑の発生を抑制することが可能となる。これは、超音波発振子７を用いることで電極とプローブ先端との摩擦抵抗の増減を調整することが可能となったことによる効果の１つであり、他の効果については他の実施形態において説明する。また、プローブ先端２１の形状を選択することで、このような摩擦抵抗を小さくする効果をさらに高めることができる。
【００３０】
そこで、次にプローブ先端２１の形状について説明する。図４に示すのがプローブ先端の様々な形状であり、図４（ａ）が摩擦抵抗を小さくするためのプローブ先端の形状を示す図であり、上段が側面図、下段が下から見た平面図である。従来のプローブ先端は断面がホームベース型をしており、プローブ先端２４は従来の形状を面取りすることで摩擦抵抗を小さくしたものである。ここでは直線で面取りしているが曲線で面取りしてもよい。プローブ先端２５は円柱形状であり、プローブ先端２６は円柱の先端を丸くしたものであり、プローブ先端２７はプローブ先端２６の厚みを薄くしたものである。これらの形状は曲線を用いることで摩擦抵抗を小さくしたものである。
【００３１】
いずれの形状も、電極との引っ掛かりの原因となる角を無くすようにしたものであり、このような形状を用いることで、プローブ先端の電極との摩擦抵抗はより小さくなり、超音波発振子７を用いることで電極とプローブ先端との摩擦抵抗の増減を調整することが可能となったことによる効果の１つである、摩擦抵抗の減少効果をさらに高めることができる。
【００３２】
次に、第２の実施形態のプローブカード１’について説明する。第２の実施形態のプローブカード１’は、第１の実施形態のプローブカード１のフレキシブルプリント配線板４の接続位置を変更したものである。第１の実施形態と同じ構造を用いている部分についての詳細については省略する。
【００３３】
第２の実施形態のプローブカード１’は、図５に示すように、複数のプローブ５を備えるプローブモジュール２、上記プローブモジュール２の上側に所定の間隔で配置されたメイン基板３、上記プローブモジュール２と上記メイン基板３とを接続するフレキシブルプリント配線板４’、および上記プローブモジュール２を上記メイン基板３に対して可動に保持する保持機構とを備える。
【００３４】
また、第１の実施形態と同様に、上記プローブモジュール２を構成するガイドプレート１０の上部に、超音波発振子７が設けられており、上記超音波発振子７は外部に設けられた超音波発振器１９と接続されているので、上記超音波発振器１９によって発生された超音波によって超音波発振子７は上記プローブモジュール２を超音波振動させ、上記プローブ先端２１を超音波振動させる構造となっている。上記超音波発振子７は、縦振動配置としている。
【００３５】
上記フレキシブルプリント配線板４’は、上記プローブモジュール２を構成するバッキングプレート９と上記メイン基板３’とを接続している。上記メイン基板３’には、上記フレキシブルプリント配線板４’を接続するコネクタ１３’が設けられているが、上記コネクタ１３’は第１の実施形態のプローブカード１におけるコネクタ１３とは異なり、上記メイン基板の上面（上記メイン基板３’の上記プローブモジュール２とは反対側の面）に配置されている。さらに、上記コネクタ１３’にフレキシブルプリント配線板４’を接続するために、上記メイン基板３’にスリット３２を設ける。
【００３６】
上記スリット３２は、図６に示すように、上記メイン基板３’に中心部を取り囲むように４方向に設けられ、上記フレキシブルプリント配線板４’は、上記スリット３２を通して、上記プローブモジュール２と上記メイン基板３’のコネクタ１３’とを接続している。
【００３７】
上記フレキシブルプリント配線板４’は図５に示されるように、曲げられた状態で上記プローブモジュール２と上記メイン基板３’とを接続するが、曲げがきつくなっているのは、上記スリット３２を通過してメイン基板３’の上面へと出てきたところであり、この場所で曲げを生じさせることで、上記プローブモジュール２に対する下方へのフレキシブルプリント配線板４’の曲げが原因となる反力による影響が小さくなり、検査時のプローブモジュール２の変位を抑制することができる。また、第１の実施形態のプローブカード１と同様に上記超音波発振子７による超音波振動によって、プローブ先端２１と電極との摩擦抵抗の増減を調整することが可能となり、その効果の１つとして、摩擦抵抗を小さくして、削り屑の発生を抑制することもできる。
【００３８】
次に、第３の実施形態のプローブカード３３について説明する。図７、８に示すのが第３の実施形態のプローブカード３３の概略断面図である。第３の実施形態のプローブカード３３は、複数のプローブ５を備えるプローブモジュール２’、上記プローブモジュール２’の上側に所定の間隔で配置されたメイン基板３’’、上記プローブモジュール２’と上記メイン基板３’’とを接続するフレキシブルプリント配線板４’、および上記プローブモジュール２’を上記メイン基板３’’に対して可動に保持する保持機構とを備える。
【００３９】
上記プローブモジュール２’は、複数のプローブ５が配置されたプローブ基板８、上記プローブ基板８と接合され、上記フレキシブルプリント配線板４の端部が接続されたバッキングプレート９、および上記バッキングプレート９に接合されたブロック３４から構成される。上記ブロック３４は上記プローブモジュール２’と上記保持機構の接続に用いられる。
【００４０】
上記メイン基板３’’は、上面に補強板１４が設けられ、上記プローブモジュール２’とは反対側の面には上記フレキシブルプリント配線板４’を接続するコネクタ１３’が設けられている。上記フレキシブルプリント配線板４’によって上記プローブモジュール２’と上記メイン基板３’’のコネクタ１３’とを接続するが、この時、上記メイン基板３’’に設けられたスリット３２に上記フレキシブルプリント配線板４’が通される構造となっている。
【００４１】
上記保持機構は、上記プローブモジュール２’と上記メイン基板３’’との間に横方向に弾性力を作用させる弾性体として用いられる複数の引張ばね３７と、上記メイン基板３’’の中央に下方へと延伸するように設けられ、上記プローブモジュール２’の上記ブロック３４を可動に保持する保持部材３８とから構成される。上記保持部材３８は上記ブロック３４の中央に設けられた開口に隙間が生じた状態で挿入され、上記保持部材１７の先端に固定されている保持プレート３９が上記ブロック３４内部で上下動可能な状態で配置され、上記保持プレート３９によって上記ブロック３４が保持されている。
【００４２】
上記引張ばね３７は、図９の平面図に示すように、上記ブロック３４の外周を四方から取り囲むように各面に３個、合計１２個配置されており、上記ブロック３４と、上記補強板１２の上に固定されているばね圧力調整ヒンジブロック３５から上記補強板１２および上記メイン基板３’に設けられた開口を通って上記メイン基板３’の下方へと突出している圧力調整板３１との間に、横向きに配置されている。この時、上記引張ばね３７は上記ブロック３４から上記ばね固定部材３１に向って、少し斜め下へとなるように配置されている。これは、図７に示すような、プローブカード３３に荷重が加えられていない状態の時に、上記プローブモジュール２’に対して下方への荷重を加え、上記保持部材３８に上記ブロック３４の開口内面の上部が押し当てられるようにするためである。
【００４３】
上記ばね圧力調整ヒンジブロック３５はボルト等を用いて上記補強板１２に固定しているが、上記ばね圧力調整ヒンジブロック３５を固定する位置は、図７における縦方向、あるいは横方向に移動することが可能であり、上記ばね圧力調整ヒンジブロック３５の固定位置を移動させることで、上記ブロック３４と上記圧力調整板３１との間隔、あるいは上記引張ばね３７の傾きを変化させて、上記引張ばね３７による与圧力が調整可能な構造としている。
【００４４】
このようにして引張ばね３７を横方向に配置し、オーバードライブ時にプローブモジュール２’に作用する水平方向のスクラブ応力を複数の引張ばね３７に分散することで、プローブモジュール２’の傾斜や横ずれといった変位を緩和することが可能となる。特に、上記プローブモジュール２’を四方から取り囲むように引張ばね３７を配置することで、スクラブ応力の生じる向きに関係なく対応することができる。
【００４５】
オーバードライブ時のプローブカード３３の状態を示したのが図８である。図８に示すように、プローブカード３３を用いて検査を行う際に、上記プローブ５は検査対象となる半導体ウエハ２３の電極２２に所定の押圧力で押し付けられ、上記プローブモジュール２’は上方へと移動し上記メイン基板３’’へと近づき、上記引張ばね３７の傾きが大きくなる。この時に発生するスクラブ応力によって、上記プローブモジュール２’を傾斜、横ずれあるいは回転等の変位が生じようとするが、上記引張ばね３７によってスクラブ応力が吸収され、上記プローブモジュール２’を水平に保とうとする。このような引張ばね３７の作用によって、プローブモジュール２’の変位が緩和されることによって、より正確な検査を行うことができる。
【００４６】
上述のように、本実施形態ではメイン基板３’’とプローブモジュール２’との間に作用する弾性体として引張ばね３７を用いているが、特にこれに限定するものではなく、その他に、弾性体として圧縮ばねを用いた構造とすることも可能である。
【００４７】
次に、第4の実施形態のプローブカード３３’について図１０を用いて説明する。第4の実施形態のプローブカード３３’は、第３の実施形態のプローブカード３３に超音波発振子７’を設けたものである。第３の実施形態と同じ構造を用いている箇所についての詳細な説明は省略し、ここでは主に超音波発振子７’についての説明を行う。
【００４８】
第４の実施形態のプローブカード３３’は、図１０に示すように、複数のプローブ５を備えるプローブモジュール２’、上記プローブモジュール２’の上側に所定の間隔で配置されたメイン基板３’’、上記プローブモジュール２’と上記メイン基板３’’とを接続するフレキシブルプリント配線板４’、および上記プローブモジュール２’を上記メイン基板３’’に対して可動に保持する保持機構とを備える。
【００４９】
上記保持機構は、上記プローブモジュール２’と上記メイン基板３’’との間に弾性体として横方向に弾性力を作用させる複数の引張ばね３７と、上記プローブモジュール２’の上記ブロック３４を可動に保持する保持部材３８とから構成され、上記引張ばね３７は、上記ブロック３４の外周を四方から取り囲むように配置されている。
【００５０】
上記ブロック３４の上面に、超音波発振器１９と接続された超音波発振子７’を配置している。上記ブロック３４の上部には上記メイン基板３’’が所定の間隔で配置されており、上記超音波発振子７’をその間に配置できないため、上記メイン基板３’’に開口を設け、その開口の中に上記超音波発振子７’が位置するようにしている。
【００５１】
本実施形態では、第１、２の実施形態とは異なり、超音波発振子７’を横振動配置としている。これにより、図１１（ａ）に両矢印で示すように、プローブ先端２１は水平方向に超音波震動を行う。
【００５２】
上記超音波発振子７’の作動について詳しく説明する。プローブカード３３’を用いて検査を行う際に、上記プローブ５は検査対象となる半導体ウエハ２３の電極２２に所定の押圧力で押し付けられる。この時、上記超音波発振器１９を作動させて上記超音波発振子７’による超音波振動を生じさせる。上記プローブ５が電極２２に押し付けられると、上記プローブモジュール２’’は上方へと移動して上記引張ばね３７引っ張られ、所定の押圧力で上記プローブ先端２１が電極２２に押し付けられる状態となる。
【００５３】
この時、オーバードライブが生じ、図１１（ｂ）に示すように、上記プローブ５は上へと撓み、上記プローブ先端２１は、上記電極２２の表面を矢印の方向にスクラブし、上記電極２２の表面にある酸化被膜４０を除去する。この時、上記超音波発振子７’によって上記プローブ先端２１は、図１１（ａ）に示すように横方向に超音波振動を行っているので、上記酸化被膜４０を削り取ることとなり、効果的に上記酸化被膜４０を除去することが可能となり、さらにプローブ先端２１を電極２２の表面に食い込ませることで、接触抵抗の安定性を高めることも可能となる。
【００５４】
このように、本発明のプローブカード３３’は超音波発振子７’を横振動配置とすることで、電極２２の表面の酸化被膜４０の除去効果が高まるが、プローブ先端２１の形状を電極２２の表面に食い込み易い形状とし、電極２２との摩擦抵抗を大きくすることで、より効果的に酸化被膜４０を除去することが可能となり、さらに接触抵抗の安定性を向上させることも可能となる
【００５５】
そこで、酸化被膜４０を除去するのに効果があるプローブ先端２１の形状について説明する。図４に示すのがプローブ先端の様々な形状であり、図４（ｂ）が電極の表面に食い込み易いプローブ先端の形状を示す図であり、上段が側面図、下段が下から見た平面図である。従来のプローブ先端は断面がホームベース型をしており、プローブ先端２８は従来の形状に加え、２つのスリットを設けることで、先端に凹凸を設けたものである。このような凹凸を設けることで電極の表面に食い込みやすくしている。
【００５６】
プローブ先端２９は断面形状を矩形とし、先端にクロス状の凸部を設けたものであり、プローブ先端３０とプローブ先端３１は先端に複数の突起を設けたものである。上記プローブ先端３０は断面を円形とし、突起を円錐状にしたものであり、上記プローブ先端３１は断面を矩形とし、突起を円錐状にしたものである。このように、様々な形状の凸部あるいは突起を設けることで、プローブ先端を電極表面に食い込みやすくし摩擦抵抗を高めることで、より効果的に電極の表面の酸化被膜を除去することが可能となり、接触抵抗の安定性をさらに高めることも可能となる。
【００５７】
また、本実施形態のように、超音波発振子７’を横振動配置とし、プローブ先端２１に付着した屑等をクリーニングする際に超音波発振子７’を作動させると、プローブ先端２１をクリーニングシートに押し付ける時に、プローブ先端に横方向の超音波振動が発生するので、より効果的に付着していた屑を除去することが可能となる。
【００５８】
さらに、本実施形態のプローブカード３３’のプローブ５の先端に、図４（ａ）に示すような摩擦抵抗を小さくするようなプローブ先端の形状を用いることで、プローブ先端と電極との摩擦抵抗を小さくして削り屑の発生を少なくして、かつ効果的に酸化被膜を除去するという、２つの効果を兼ね備えることも可能である。これは、第１の実施形態のプローブカード１のように超音波発振子を縦振動配置として、プローブ先端の形状を電極表面に食い込み易い形状を用いることでも、同様の効果を得られる。これらのことから、プローブ先端の形状と超音波発振子の配置方法の組み合わせによって、プローブ先端を滑らせ易くしてプローブのスクラブ応力を解消したり、又は逆にプローブ先端を電極表面に食い込ませて安定性を得たりすることができるので、電極とプローブ先端との摩擦抵抗の増減を調整することが可能となり、様々な効果を選択することができるようになる。
【符号の説明】
【００５９】
１    プローブカード
２、２’        プローブモジュール
３、３’、３’’  メイン基板
４、４’        フレキシブルプリント配線板
５    プローブ
６    圧縮ばね
７、７’        超音波発振子
８    プローブ基板
９    バッキングプレート
１０  ガイドプレート
１１  スペーサ
１２  補強板
１３、１３’    コネクタ
１４  保持プレート
１５  ばね与圧調整板
１６  与圧調整ねじ
１７  保持部材
１８  位置決め板
１９  超音波発振器
２０  保持プレート
２１  プローブ先端
２２  電極
２３  半導体ウエハ
２４  プローブ先端
３２  スリット
３３  プローブカード
３４  ブロック
３５  ばね圧力調整ヒンジブロック
３７  引張ばね
３８  保持部材
３９  保持プレート
４０  酸化被膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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